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第一章　绪论 1

1.1 电力拖动控制系统的发展 1

1.2 电力拖动控制系统的基本类型 1

1.2.1　直流电机拖动控制系统的基本类型 1

1.2.2　交流电机拖动控制系统的基本类型 2

1.3 电力电子和微机控制是现代电力拖动控制系统的物质基础 3

1.3.1 电力电子器件与技术是弱电控制强电的纽带，是信息流与能量流的结合部 4

1.3.2　微处理器数字控制是现代控制器的发展方向 7

第二章　闭环控制的直流调速系统 11

2.1　直流调速系统用的可控直流电源 11

2.1.1　旋转变流机组 11

2.1.2　静止可控整流器 12

2.1.3　直流斩波器和脉宽调制变换器 13

2.2　晶闸管－电动机系统的特殊问题 15

2.2.1　触发脉冲相位控制 15

2.2.2 电流脉动的影响及其抑制措施 16

2.2.3　电流波形的连续和断续 17

2.2.4　晶闸管－电动机系统的机械特性 17

2.3　反馈控制闭环直流调速系统的稳态分析和设计 19

2.3.1　转速控制的要求和调速指标 19

2.3.2　开环调速系统的性能和存在的问题 21

2.3.3　闭环调速系统的组成及其静特性 21

2.3.4　开环系统机械特性和闭环系统静特性的比较 23

2.3.5　反馈控制规律 25

2.3.6　反馈控制闭环直流调速系统的稳态参数计算 27

2.3.7　限流保护——电流截止负反馈 31

2.4　反馈控制闭环直流调速系统的动态分析和设计 33

2.4.1　反馈控制闭环直流调速系统的动态数学模型 33

2.4.2　反馈控制闭环直流调速系统的稳定条件 38

2.4.3　动态校正——PI调节器设计 39

2.5　无静差调速系统和积分、比例积分控制规律 45

2.5.1　积分调节器和积分控制规律 45

2.5.2　比例积分控制规律 48

2.5.3　稳态抗扰误差分析 49

2.5.4　无静差直流调速系统举例及稳态参数计算 51

第三章　多环控制的直流调速系统与调节器的工程设计方法 54

3.1　转速、电流双闭环直流调速系统及其静特性 54

3.1.1　问题的提出 54

3.1.2　转速、电流双闭环直流调速系统的组成 55

3.1.3　稳态结构图和静特性 56

3.1.4　各变量的稳态工作点和稳态参数计算 57

3.2　双闭环直流调速系统的动态性能 58

3.2.1　双闭环直流调速系统的动态数学模型 58

3.2.2　双闭环直流调速系统的起动过程 58

3.2.3　动态性能和两个调节器的作用 61

3.3　调节器的工程设计方法 62

3.3.1　工程设计方法的基本思路 63

3.3.2　典型系统 63

3.3.3　控制系统的动态性能指标 65

3.3.4　典型Ⅰ型系统参数和动态性能指标的关系 67

3.3.5　典型Ⅱ型系统参数和动态性能指标的关系 71

3.3.6　调节器的选择和传递函数的近似处理——非典型系统的典型化 74

3.4　按工程设计方法设计双闭环直流调速系统的电流调节器和转速调节器 80

3.4.1　电流调节器的设计 81

3.4.2　转速调节器的设计 85

3.4.3　转速调节器退饱和时转速超调量的计算 88

3.4.4　设计举例 92

3.5　转速超调的抑制——转速微分负反馈［25］ 96

3.5.1　问题的提出 96

3.5.2　带转速微分负反馈双闭环直流调速系统的基本原理 97

3.5.3　退饱和时间与退饱和转速 98

3.5.4　转速微分反馈参数的工程设计方法 99

3.5.5　带转速微分负反馈双闭环直流调速系统的抗扰性能 100

3.6　两种多环控制的直流调速系统 101

3.6.1　带电流变化率内环的三环直流调速系统 101

3.6.2　弱磁控制的直流调速系统 102

第四章　可逆直流调速系统 106

4.1　晶闸管－电动机系统的可逆线路 106

4.1.1 电枢反接可逆线路 106

4.1.2　励磁反接可逆线路 108

4.2　晶闸管－电动机系统的回馈制动 109

4.2.1 晶闸管装置的整流和逆变状态 109

4.2.2 电动机的发电回馈制动 110

4.2.3　V-M系统如何实现发电回馈制动 111

4.3　两组晶闸管可逆线路中的环流 112

4.3.1　环流及其种类 112

4.3.2　直流平均环流与配合控制 113

4.3.3　瞬时脉动环流及其抑制措施 114

4.4　有环流可逆直流调速系统 116

4.4.1　α=β配合控制的有环流可逆直流调速系统 116

4.4.2　制动过程分析 117

4.5　无环流可逆直流调速系统 121

4.5.1　逻辑控制的无环流可逆调速系统 121

4.5.2　错位控制的无环流可逆调速系统 127

第五章　直流脉宽调速系统 132

5.1　脉宽调制变换器 132

5.1.1　不可逆PWM变换器 133

5.1.2　可逆PWM变换器 135

5.2　脉宽调速系统的稳态分析 139

5.2.1　脉宽调速系统的开环机械特性 139

5.2.2　电流脉动波形与最大脉动量 140

5.2.3　转速脉动波形与最大脉动量 143

5.3　双闭环直流脉宽调速控制系统 145

5.3.1　脉宽调制器 145

5.3.2　逻辑延时环节 147

5.3.3　直流脉宽调速系统的数学模型 148

5.4　滤波电容与泵升电压的限制 148

第六章　交流异步电机转差功率消耗型调速系统 150

6.1　交流异步电机变压调速系统 150

6.1.1　异步电机改变电压时的机械特性 152

6.1.2　闭环控制的变压调速系统及其静特性 153

6.1.3　近似的动态结构图 155

6.2　电磁转差离合器调速系统 158

第七章 交流异步电机转差功率回馈型调速系统——绕线转子异步电机串级调速系统 161

7.1　异步电机串级调速原理及其基本类型 161

7.1.1　异步电机转子附加电动势的作用 161

7.1.2　电气串级调速系统 162

7.1.3　机械串级调速系统 164

7.2 串级调速时异步电机的机械特性 165

7.2.1　理想空载转速与同步转速 165

7.2.2　机械特性斜率与最大转矩 165

7.2.3　近似的机械特性方程式 166

7.3　转速、电流双闭环串级调速系统及其数学模型 168

7.3.1　双闭环控制系统的组成 169

7.3.2　串级调速系统的动态数学模型 169

7.3.3　双闭环串级调速系统调节器的设计 172

7.4　串级调速装置的容量、运行与节能 172

7.4.1 串级调速系统的功率流程 172

7.4.2　效率 172

7.4.3　功率因数 174

7.4.4　串级调速装置的容量 175

7.4.5　起动与停车控制 176

7.5　双馈调速系统 177

7.5.1　双馈调速工作原理 177

7.5.2　双馈调速系统的再生制动 178

7.5.3　双馈调速系统的特点 178

第八章　交流异步电机转差功率不变型调速系统——变压变频调速系统 180

8.1　变压变频调速的基本控制方式 180

8.1.1　基频以下调速 180

8.1.2　基频以上调速 181

8.2　异步电机电压、频率协调控制时的机械特性 181

8.2.1　正弦波恒压恒频供电时异步电机的机械特性 181

8.2.2　基频以下电压、频率协调控制时的机械特性 182

8.2.3　基频以上变频调速时的机械特性 185

8.2.4　正弦波恒流供电时的机械特性 186

8.3　静止式电力电子变压变频装置 187

8.3.1　间接变压变频装置（交－直－交变压变频装置） 187

8.3.2　直接变压变频装置（交－交变压变频装置） 188

8.3.3　电压源型变频器和电流源型变频器 190

8.3.4　180°导通型和120°导通型逆变器 192

8.3.5　正弦波脉宽调制（SPWM）变压变频器 195

8.4　转速开环、恒压频比控制的调速系统 213

8.4.1 电压源型晶闸管变频器－异步电机调速系统 213

8.4.2　电流源型晶闸管变频器－异步电机调速系统 217

8.4.3　数字控制的SPWM变频调速系统 220

8.5　转速闭环、转差频率控制的变压变频调速系统 222

8.5.1　转差频率控制的基本概念 222

8.5.2　转差频率控制的规律 223

8.5.3　转差频率控制的变压变频调速系统 225

8.5.4　优点与不足 225

8.6　异步电机的多变量数学模型和坐标变换 227

8.6.1　异步电机动态数学模型的性质 227

8.6.2　三相异步电机的多变量非线性数学模型 228

8.6.3　坐标变换和变换矩阵 232

8.6.4　异步电机在二相坐标系上的数学模型 237

8.7　按转子磁场定向矢量控制的变压变频调速系统 242

8.7.1　异步电机的坐标变换结构图和等效直流电机模型 243

8.7.2　矢量控制系统的构想 243

8.7.3　矢量控制的基本方程式 244

8.7.4　磁链开环、转差型矢量控制系统 245

8.7.5　转速、磁链闭环控制的矢量控制系统 246

习题 250

附：实验指导书 260

参考文献 286

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